殼聚糖改性水性有機(jī)硅聚氨酯-丙烯酸酯的制備及成膜性能.pdf

1、近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無(wú)VOC水性聚氨酯成為國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的研究熱點(diǎn)。本文以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為 PU硬段，以聚己內(nèi)酯二元醇(PCL1000)為 PU軟段，二羥甲基丁酸(DMBA)為擴(kuò)鏈劑，以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)為制備PA的主要原料，以甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)為偶聯(lián)劑，再加入含羥基或氨基等功能基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑或交聯(lián)劑，利用異氰酸根與功能基團(tuán)之間的反應(yīng)，采用原位無(wú)皂乳液聚合法，在不使用任何有機(jī)

2、溶劑的情況下，合成了一系列改性的IPUA微乳液。本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)以有機(jī)硅KH570（γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷）為偶聯(lián)劑，探討了 PA鏈段中軟硬單體比以及 KH570含量對(duì)膠膜性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)BA/MMA值為7:5(質(zhì)量比)，KH570含量增加至10％時(shí)，IPUASi膠粒的平均粒徑從95.51nm減小至50.23nm。乳液流變性能測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)BA/MMA值為7:5時(shí)，乳液呈牛頓流體行為

3、；當(dāng)KH570含量較少時(shí)，乳液呈假塑性流體行為，含量較多時(shí)，乳液呈牛頓流體行為。原子力顯微鏡(AFM)證實(shí)BA/MMA值為7:5時(shí)，膠膜的表面粗糙度低至16.82nm，且KH570含量的增加會(huì)使膠膜的表面粗糙度增加。光電子能譜(XPS)證實(shí)Si元素傾向于向膠膜表面富集。另外，KH570含量的增加明顯的改善了膠膜的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。膠膜的吸水率也分別在BA/MMA質(zhì)量比為7:5以及KH570含量為10%時(shí)達(dá)到最低值。
　　(2)以

4、端羥基硅油(HPMS)為擴(kuò)鏈劑，探討了HPMS含量對(duì)乳液及其膠膜性能的影響。通過(guò)紅外(FTIR)和核磁共振(NMR)證實(shí)了分子鏈中存在 Si-O鍵。粒徑分析結(jié)果表明，隨著HPMS含量的增加，乳液粒徑由58.14nm增大至96.32nm。透射電鏡圖(TEM)顯示HPMS含量過(guò)多會(huì)使乳膠粒之間產(chǎn)生粘結(jié)。乳液流變性能測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)HPMS改性的聚氨酯/丙烯酸酯體系屬于彈性行為占主導(dǎo)地位，且乳液為非牛頓流體，呈現(xiàn)假塑性流體行為。AFM相圖證

5、實(shí)HPMS含量增加，會(huì)使膠膜的表面粗糙度增加，聚氨酯鏈段與聚硅氧烷鏈段相容性差。XPS結(jié)果表明HPMS/IPUASi膠膜中Si元素多向表面富集。另外，適量的 HPMS會(huì)增加膠膜的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，膠膜的吸水率亦在HPMS含量為1.2g時(shí)達(dá)到最低值。
　　(3)以殼聚糖(CS)為交聯(lián)劑，探討了 CS分子量及其含量對(duì)乳液及其膠膜性能的影響。乳液粒徑分析結(jié)果表明，CS的含量增大，乳膠粒粒徑增大；CS分子量增大亦會(huì)使粒徑增大。TEM結(jié)果

6、顯示，當(dāng)CS分子量較小時(shí)，含量增大會(huì)使乳膠粒核殼結(jié)構(gòu)不明顯，當(dāng)CS分子量較大時(shí)則會(huì)使乳膠粒粘結(jié)。乳液的流變性能測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)CS改性的有機(jī)硅聚氨酯/丙烯酸酯體系屬于彈性行為占主導(dǎo)地位。乳液粘度分析結(jié)果表明，CS分子量一定時(shí)，隨著 CS含量的增加，乳液的粘度逐漸增大，且呈現(xiàn)假塑性流體行為；當(dāng) CS含量為0.5g時(shí)， CS分子量的大小對(duì)乳液粘度影響不大，而當(dāng) CS含量為1.0g時(shí)，乳液粘度隨殼聚糖分子量增大而增大。XPS結(jié)果表明，在膠膜